一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法
技术领域
本发明属于制造集成电路的材料领域，具体涉及一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法。
背景技术
随着我国越来越多的电子信息产品逐步位于国际前列，我国集成电路市场不断增长，复合硅微粉作为集成电路封装用的重要环氧塑封料填料，具有巨大的市场空间，目前覆铜板用硅微粉的市场需求每年都以15～20％的速度增长。
现有技术中覆铜板用硅微粉存在如下问题：硅微粉是一种无机填料，其与有机高分子树脂相容性差、混合使用时难以分散，导致传统硅微粉填充的集成电路封装及基板等材料耐热性和防潮性变差，从而影响产品的可靠性和稳定性。
针对上述问题，本发明提供一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法，以使在覆铜板加工过程中有效增强硅微粉和酚醛树脂的相容性。
为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：一种高端覆铜板用超细复合硅微粉的改性方法，包括如下步骤：步骤一，将石英碎片和石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球；调节引风通量在1～1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉；过保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米；
步骤二，将1-3微米角型硅微粉粗粉倒入的反应容器中，点火熔融球化；
步骤三，选用上述二步骤中球化硅微粉、氨基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1:0.002～0.03：0.01比例混合于无水氯仿，在100～130℃反应4～24小时，冷却后离心分离，真空干燥制得改性超细硅微粉。
进一步，所述石英砂的直径为0.4-0.6毫米。进一步，所述石英碎片的SiO2含量高于99％。进一步，所述保障筛为90微米-160微米。进一步，所述反应容器中充有天然气和氧气混合气。进一步，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
本发明的原理：在硅微粉加工性能方面，为改善硅微粉与有机高分子材料界面结合的问题，提高其应用性能，一般需要对硅微粉进行表面改性。硅烷偶联剂可以改善硅微粉表面的亲油性，是最常用的硅微粉表面改性剂。另外，硅烷偶联剂还可以提升高分子材料对硅微粉表面的润湿性，并通过官能团反应将高分子材料与硅微粉填料通过共价键牢固结合，进而提升覆铜板性能。但是，目前用传统硅烷偶联剂改性方法产出的产品并达不到较理想的效果，其主要原因是对硅烷偶联剂的结构和性能不清楚、对硅烷偶联剂与硅微粉的作用机制理解不透彻、且没有充分考虑与下游产品的匹配性。本发明所要解决的技术是针对目前技术的不足，提出一种针对酚醛基覆铜板填料用硅微粉的表面改性方法。在覆铜板加工过程中有效增强硅微粉和酚醛树脂的相容性，使得成品覆铜板在应用过程中有效降低膨胀系数、疏水性、吸水率和提高板材耐热性和韧性。
本发明相对于现有技术具有以下效果：
(1)超细硅微粉表面烷基化修饰后与几班的相容性得到提高，实现硅微粉填料量的增加。
(2)使得成品覆铜板在应用过程中有效降低膨胀系数、疏水性、吸水率和提高板材耐热性和韧性，从而提高电路基板的使用可靠性，降低成本。
(3)熔融处理制得球形硅微粉，增强复合界面效应。
(4)通过表面改性在硅微粉表面引入甲基，作为填充料时，其与树脂相容性更好；而修饰的氨基可以与酚醛树脂更好的结合，增加电路基板的韧性和强度。
(5)本发明在生产超细硅微粉过程中绿色环保，无二次污染。
附图说明
图1为实施例四制备的改性超细硅微粉的扫描电子显微镜图；图2为实施例六制备的改性超细硅微粉的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合若干实施案例描述本发明具体技术方案，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、4-氨基丁基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1:0.002：0.01比例混合于无水氯仿，在100℃反应12小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
实施例二：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过100微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.01：0.01比例混合于无水氯仿，在120℃反应12小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
实施例三：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.2万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过130微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、6-氨基己基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.03：0.01比例混合于无水氯仿，在130℃反应4小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
结合图1所示，实施例四：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、4-氨基丁基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.008：0.01比例混合于无水氯仿，在110℃反应8小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
实施例五：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、5-氨基戊基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.02：0.01比例混合于无水氯仿，在100℃反应24小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
结合图2所示，实施例六：
(1)将SiO2含量高于99％的石英碎片和大约0.5毫米的石英砂按照质量比5:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为氧化铝球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.2万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米角型硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米角型硅微粉粗粉倒入充有天然气和氧气混合气的反应容器中，点火熔融球化。
(3)选用2步骤中球化硅微粉、4-氨基丁基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.01：0.01比例混合于无水氯仿，在115℃反应16小时，冷却后离心分离，氯仿洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得改性超细硅微粉。
应用实验结果
评估体系：150℃酚醛固化体系
填料添加量：35％
表1板材综合性能对比
从测试结果看，实施例二和实施例四的产品的稳定性、介电性能和强度等性能都很优秀。
本发明提供方法生产的改性硅微粉通过检测及试验，在覆铜板加工过程中能有效增强硅微粉和酚醛树脂的相容性，使得成品覆铜板在应用过程中有效降低膨胀系数、疏水性、吸水率和提高板材耐热性和韧性，进而提升板材使用稳定性、降低成本。
